RU2634539C1

RU2634539C1 - Method for restoring and strengthening plough housing mouldboards

Info

Publication number: RU2634539C1
Application number: RU2016120729A
Authority: RU
Inventors: Николай Владимирович Титов; Александр Викторович Коломейченко; Рудольф Юрьевич Соловьев; Андрей Валерьевич Хамзин; Иван Александрович Петриков
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2017-10-31

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: method includes removing a worn-out mouldboard part, manufacturing a wear-compensating profile insert, welding it from the working side of the mouldboard surface and surfacing reinforcing rolls of a wear-resistant material in the restoration area, with their exit into the zone of expected beam-like wear of the mouldboard. As a wear-resistant material, a paste containing 60…65% of powder based on iron of the type PR-180H16N8, 25…28% of titanium boride, 5…6% of cobalt, and glue BF-2 - the rest. The paste is applied intermittently in the form of rollers with the width of 4…5 mm and the thickness of 1.6…1.8 mm, dried until solidified at the temperature of 80°C for 6…8 min, and surfacing is carried out by an arc of direct polarity, using a vibrating carbon electrode, with the current strength of 60…65 A, the voltage of 32…35 V, the vibration frequency and amplitude of the carbon electrode of 6…8 Hz and 3…4 mm, respectively. The invention allows to increase at the average of 30% the hardness of the reinforcing rolls surfaced to the mouldboard area to be restored, and the wear resistance of the restored and strengthened plough housing mouldboard under the conditions of intensive abrasion wear increases by 40%.

EFFECT: increasing the durability of ploughs when used on soils with a high wear capacity.

1 tbl

Description

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и ремонта машин, в частности к восстановлению и одновременному упрочнению плужных отвалов.The invention relates to the field of agricultural engineering and machine repair, in particular to the restoration and simultaneous hardening of plow dumps.

Известна конструкция отвала корпуса плуга, которая предполагает производить его восстановление за счет вваривания дуговой сваркой компенсирующего износ элемента (вставки) в заранее удаленную изношенную область отвала. Вставка предварительно подвергается термической обработке до твердости 50…60 HRC по всей ее глубине. Для обеспечения необходимых механических свойств восстанавливаемого отвала производится наплавочное армирование области сварных швов [Патент РФ на полезную модель 92823, В23К 9/04, опубл. в Б.И. №10, 2010].A known design of the blade of the plow body, which involves restoring it by welding by arc welding the wear-compensating element (insert) into a previously removed worn area of the blade. The insert is preliminarily subjected to heat treatment to a hardness of 50 ... 60 HRC over its entire depth. To ensure the necessary mechanical properties of the restored blade, surfacing of the weld area is performed [RF Patent for Utility Model 92823, V23K 9/04, publ. in B.I. No. 10, 2010].

Однако изготовление вставки, используемой для компенсации износа отвала, сопряжено с рядом трудностей. Главная из них заключается в том, что для получения высокой твердости вставки ее подвергают термической обработке. В результате выдержать требуемый радиус кривизны вставки, имеющей достаточно большую площадь, становится весьма затруднительным из-за ее коробления при термической обработке.However, the manufacture of the insert used to compensate for blade wear is associated with a number of difficulties. The main one is that it is subjected to heat treatment to obtain a high hardness of the insert. As a result, it becomes very difficult to withstand the required radius of curvature of an insert having a sufficiently large area due to its warping during heat treatment.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления и упрочнения отвала корпуса плуга, включающий удаление изношенной части отвала, изготовление компенсирующей износ профильной вставки, ее приваривание с рабочей стороны поверхности отвала, при этом размеры вставки выбирают исходя из условия расположения сварочного шва вне зоны интенсивного изнашивания отвала, и наплавку в области восстановления армирующих валиков из износостойкого электродного материала. При этом армирующие валики расположены перпендикулярно перемещению почвы на расстоянии 20 мм друг от друга, с выходом их в зону ожидаемого лучевидного износа отвала [Патент РФ 2533957, В23Р 6/00, А01В 15/04, опубл. в Б.И. №33, 2014 - прототип].Closest to the proposed method in terms of technical nature and the achieved result is a method of restoring and hardening the blade of the plow body, including removing the worn-out part of the blade, making a profile insert that compensates for wear, welding it from the working side of the blade surface, and the size of the insert is selected based on the location of the welding a seam outside the zone of intensive wear of the blade, and surfacing in the area of recovery of reinforcing rollers from wear-resistant electrode material. In this case, the reinforcing rollers are perpendicular to the movement of the soil at a distance of 20 mm from each other, with their exit into the zone of the expected radial wear of the blade [RF Patent 2533957, B23P 6/00, A01B 15/04, publ. in B.I. No. 33, 2014 - prototype].

Недостатком данного способа является сильное термическое воздействие при наплавке армирующих износостойких валиков, т.к. наплавка происходит с глубоким проплавлением основного металла. Это приводит к короблению восстанавливаемых и упрочняемых отвалов. Кроме этого, способ не обеспечивает высокие износостойкость и ресурс восстановленных и упрочненных отвалов корпусов плугов при их эксплуатации на почвах, обладающих высокой изнашивающей способностью, прежде всего песчаных и супесчаных.The disadvantage of this method is the strong thermal effect during surfacing of reinforcing wear-resistant rollers, because surfacing occurs with deep penetration of the base metal. This leads to warpage of reclaimed and hardened dumps. In addition, the method does not provide high wear resistance and the resource of the restored and hardened dumps of plow bodies during their operation on soils with high wear ability, especially sandy and sandy loam.

Задачей изобретения является повышение долговечности восстановленных и упрочненных отвалов корпусов плугов при их эксплуатации на почвах, обладающих высокой изнашивающей способностью.The objective of the invention is to increase the durability of the restored and hardened dumps of the plow bodies during their operation on soils with high wear ability.

Техническим результатом изобретения является снижение коробления, а также повышение твердости и износостойкости восстановленных и упрочненных отвалов корпусов плугов в условиях интенсивного абразивного изнашивания.The technical result of the invention is to reduce warpage, as well as to increase the hardness and wear resistance of restored and hardened dumps of plow bodies under conditions of intensive abrasive wear.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в заявляемом способе восстановления и упрочнения отвалов корпусов плугов, включающем удаление изношенной части отвала, изготовление компенсирующей износ профильной вставки, ее приваривание с рабочей стороны поверхности отвала и наплавку в области восстановления армирующих валиков из износостойкого материала с выходом их в зону ожидаемого лучевидного износа отвала, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ в качестве износостойкого материала используют пасту, в которой содержится 60…65% порошка на основе железа типа ПР-180Х16Н8, 25…28% борида титана, 5…6% кобальта и клей БФ-2 - остальное, при этом пасту наносят прерывистым способом в виде валиков шириной 4…5 мм и толщиной 1,6…1,8 мм, высушивают до затвердевания при температуре 80°С в течение 6…8 мин, а наплавку осуществляют электрической дугой прямой полярности с использованием вибрирующего угольного электрода, при этом сила тока составляет 60…65 А, напряжение - 32…35 В, частота и амплитуда вибрации угольного электрода - 6…8 Гц и 3…4 мм соответственно.The task and the specified technical result are achieved due to the fact that in the inventive method for the restoration and hardening of dumps of plow bodies, including the removal of the worn part of the blade, the manufacture of a profile insert that compensates for wear, its welding from the working side of the blade surface and surfacing in the area of recovery of reinforcing rollers from wear-resistant material with their exit into the zone of the expected lucid wear of the blade, ACCORDING TO THE INVENTION, as a wear-resistant material, a paste is used in which contains 60 ... 65% of iron-based powder PR-180X16H8, 25 ... 28% titanium boride, 5 ... 6% cobalt and BF-2 glue - the rest, while the paste is applied intermittently in the form of rollers 4 ... 5 mm wide and thick 1.6 ... 1.8 mm, dried to harden at a temperature of 80 ° C for 6 ... 8 min, and surfacing is carried out by an electric arc of direct polarity using a vibrating carbon electrode, while the current strength is 60 ... 65 A, voltage - 32 ... 35 V, the frequency and amplitude of the vibration of the carbon electrode is 6 ... 8 Hz and 3 ... 4 mm, respectively.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Вначале производят удаление предельно изношенной части отвала. При этом можно использовать угловую шлифовальную машину, например, типа МШУ-2-230 и круг отрезной типа 41 150×2×20 14А 80-Н по ГОСТ 21963-2002. Затем изготавливают стальную профильную вставку, компенсирующую износ отвала. Для ее изготовления можно использовать отвалы, непригодные к дальнейшему восстановлению, которые подлежат утилизации, а также трубы магистральных газопроводов соответствующего радиуса кривизны после их снятия с эксплуатации. Далее профильную вставку приваривают по ее периметру к восстанавливаемому отвалу, при этом сварочный шов располагают только с рабочей стороны поверхности отвала. Форма и размеры профильной вставки в каждом конкретном случае определяются в зависимости от величины износа отвала, а также с учетом того, чтобы закрепляющие ее сварочные швы располагались вне зоны интенсивного изнашивания отвала. Для приваривания вставки целесообразно использовать ручную электродуговую сварку и электроды для углеродистых сталей серии УОНИ.First, the extremely worn part of the blade is removed. In this case, you can use an angle grinder, for example, type MSHU-2-230 and a cutting wheel type 41 150 × 2 × 20 14A 80-N according to GOST 21963-2002. Then, a steel profile insert is made to compensate for blade wear. For its manufacture, you can use dumps unsuitable for further restoration, which are subject to disposal, as well as pipes of main gas pipelines of the corresponding radius of curvature after they are decommissioned. Next, the profile insert is welded along its perimeter to the restored blade, while the welding seam is placed only on the working side of the surface of the blade. The shape and dimensions of the profile insert in each case are determined depending on the amount of wear of the blade, and also taking into account the fact that the welds fixing it are located outside the zone of intensive wear of the blade. For welding the insert, it is advisable to use manual arc welding and electrodes for carbon steel of the UONI series.

Затем на поверхность профильной вставки и в зоне ожидаемого лучевидного износа отвала наносят износостойкий материал в виде пасты. При этом пасту наносят в виде валиков шириной 4…5 мм и толщиной 1,6…1,8 мм, которые располагают на расстоянии 20 мм друг от друга перпендикулярно перемещению почвы. Пасту готовят путем смешения следующих компонентов: порошок на основе железа типа ПР-180Х16Н8 ТУ 14-127-161-80 - 60…65%, борид титана - 25…28%, кобальт - 5…6%, клей БФ-2 - остальное. Предварительно порошок типа ПР-180Х16Н8 и борид титана измельчают до наноразмерного состояния с фракцией 15…20 нм, что приводит к существенному увеличению механических свойств данных материалов (в частности, их твердости и износостойкости). После нанесения пасту высушивают до затвердевания при температуре 80°С в течение 6…8 мин.Then, a wear-resistant material in the form of a paste is applied to the surface of the profile insert and in the area of the expected lucid wear of the blade. In this case, the paste is applied in the form of rollers with a width of 4 ... 5 mm and a thickness of 1.6 ... 1.8 mm, which are placed at a distance of 20 mm from each other perpendicular to the movement of the soil. The paste is prepared by mixing the following components: iron-based powder, type PR-180X16H8 TU 14-127-161-80 - 60 ... 65%, titanium boride - 25 ... 28%, cobalt - 5 ... 6%, glue BF-2 - the rest . Preliminarily, PR-180X16H8 type powder and titanium boride are crushed to a nanoscale state with a fraction of 15 ... 20 nm, which leads to a significant increase in the mechanical properties of these materials (in particular, their hardness and wear resistance). After application, the paste is dried until it hardens at a temperature of 80 ° C for 6 ... 8 minutes

Наплавку армирующих валиков из износостойкого материала (расплавление пасты) осуществляют электрической дугой прямой полярности с использованием вибрирующего угольного электрода. В результате расплавления пасты на поверхности профильной вставки и в зоне ожидаемого лучевидного износа отвала из компонентов пасты образуется армирующие валики высокой твердости и износостойкости. Использование при наплавке прямой полярности позволяет улучшить стабильность горения электрической дуги, что существенно повышает сплошность и качество наплавленных армирующих валиков. Наплавку ведут на следующих режимах: сила тока - 60…65 А, напряжение - 32…35 В, частота и амплитуда вибрации угольного электрода - 6…8 Гц и 3…4 мм соответственно. Высота полученных валиков в среднем составляет 0,7…0,8 мм, а их твердость - 78…80 HRC.Surfacing of reinforcing rollers from wear-resistant material (melting paste) is carried out by an electric arc of direct polarity using a vibrating carbon electrode. As a result of the paste melting, reinforcing rollers of high hardness and wear resistance are formed from the components of the paste on the surface of the profile insert and in the area of the expected lucid wear of the blade. The use of direct polarity during surfacing can improve the stability of burning an electric arc, which significantly increases the continuity and quality of the deposited reinforcing rollers. Surfacing is carried out in the following modes: current strength - 60 ... 65 A, voltage - 32 ... 35 V, frequency and amplitude of vibration of the carbon electrode - 6 ... 8 Hz and 3 ... 4 mm, respectively. The height of the obtained rollers averages 0.7 ... 0.8 mm, and their hardness is 78 ... 80 HRC.

Благодаря тому что армирующие валики получают за счет расплавления пасты вибрирующим угольным электродом, они имеют минимальное выступание относительно поверхности основного металла отвала без его глубокого проплавления. Это способствует значительному снижению термического воздействия и уменьшению коробления восстанавливаемых и упрочняемых отвалов. Вследствие того что армирующие валики имеют в своем составе сверхтвердые керамические соединения, образующиеся из компонентов пасты при наплавке, восстановленные и упрочненные отвалы имеют высокие твердость и износостойкость в условиях интенсивного абразивного изнашивания. Использование в составе пасты кобальта способствует повышению ударной вязкости армирующих валиков. Вибрация угольного электрода в указанном диапазоне позволяет, с одной стороны, получить более прочные и плотные армирующие валики, а с другой - не ухудшить горение сварочной дуги, т.к. при увеличении вибрации электрода свыше 8 Гц дуга горит нестабильно. Все это приводит к существенному увеличению долговечности восстановленных и упрочненных отвалов корпусов плугов при их эксплуатации на почвах, обладающих высокой изнашивающей способностью (таблица).Due to the fact that the reinforcing rollers are obtained by melting the paste with a vibrating carbon electrode, they have a minimal protrusion relative to the surface of the base metal of the blade without deep penetration. This contributes to a significant reduction in thermal effects and to reduce warpage of restored and hardened dumps. Due to the fact that reinforcing rollers incorporate superhard ceramic compounds formed from paste components during surfacing, reconditioned and hardened dumps have high hardness and wear resistance under conditions of intensive abrasive wear. The use of cobalt in the paste helps to increase the toughness of the reinforcing rollers. The vibration of the carbon electrode in the specified range allows, on the one hand, to obtain more durable and dense reinforcing rollers, and on the other hand, not to impair the combustion of the welding arc, since when the electrode vibration increases over 8 Hz, the arc burns unstably. All this leads to a significant increase in the durability of the restored and hardened dumps of plow bodies during their operation on soils with high wear ability (table).

Как видно из таблицы, предлагаемый способ восстановления и упрочнения отвалов корпусов плугов позволяет в среднем на 30% увеличить твердость армирующих валиков, наплавленных на восстанавливаемую область отвала. Износостойкость восстановленного и упрочненного отвала корпуса плуга в условиях интенсивного абразивного изнашивания увеличивается на 40%. В результате долговечность восстановленных и упрочненных отвалов корпусов плугов при их эксплуатации на почвах, обладающих высокой изнашивающей способностью, увеличивается в среднем в 1,3 раза.As can be seen from the table, the proposed method for the restoration and hardening of dumps of plow bodies allows an average of 30% increase in the hardness of the reinforcing rollers deposited on the restored area of the blade. The wear resistance of the restored and hardened plow body blade under conditions of intense abrasive wear increases by 40%. As a result, the durability of restored and hardened dumps of plow bodies during their operation on soils with high wear ability increases by an average of 1.3 times.

Claims

The method of restoration and hardening of the blade of the plow body, including the removal of the worn part of the blade, production of a profile insert that compensates for wear, its welding from the working side of the blade surface and surfacing in the area of recovery of reinforcing rollers from wear-resistant material with their exit into the zone of expected lucid wear of the blade, characterized in that a paste containing 60 ... 65% powder based on iron of the type PR-180X16H8, 25 ... 28% titanium boride, 5 ... 6% cobalt and BF-2 glue is used as a wear-resistant material - the rest e, while the paste is applied to the surface of the profile insert and intermittently in the area of the expected lucid wear in the form of rollers with a width of 4 ... 5 mm and a thickness of 1.6 ... 1.8 mm, dried to harden at a temperature of 80 ° C for 6 ... 8 min and surfacing is carried out by an electric arc of direct polarity using a vibrating carbon electrode, while the current strength is 60 ... 65 A, voltage is 32 ... 35 V, frequency and amplitude of vibration of the carbon electrode is 6 ... 8 Hz and 3 ... 4 mm, respectively.